基于1553B总线的异构网络数据转换系统的设计与实现

针对某型船舶中央集控系统采用1553B通信协议的特点,研究并实现了1553B数据采集模块、1553B与以太网数据格式转换模块,以及以太网数据发送模块等主要软件模块.通过构造一个公用的数据结构并对其进行存储或解析的方法,实现了1553B网络与以太网之间的数据转换,开发了数据转换及监控系统软件.实际应用表明,该系统稳定、可靠地实现异构网络间数据的转换功能.     

基于MATPCA方法的混凝土表观缺陷识别研究

以混凝土表观缺陷为对象,研究用图像处理和模式识别技术来实现表观缺陷的检测和识别,重点在混凝土外观缺陷图像的特征提取和设计有效、可靠的分类器,实现缺陷的准确分类.基于矩阵的主分量分析（MATPCA）是统计学中分析数据的一种有效的方法,它可以将数据从高维数据空间变换到低维特征空间,因而可以用于数据的特征提取及压缩等.将MATPCA法应用于混凝土表观缺陷识别系统的特征提取层,并在MATLAB中实现特征的提取,较好地满足识别层的输入要求;而在系统的识别层,研究BP神经网络方法取得了较好的实验效果.     

QoS awared power and admission controls based on non-cooperative game theory in wireless networks

In order to better accommodate heterogeneous quality of service (QoS) in wireless networks, an algorithm called QeS-aware power and admission controls (QAPAC) is proposed. The system is modeled as u non- cooperative game where the users adjust their transmit powers to maximize the utility, thus restraining the interferences. By using adaptive utility functions and tunable pricing parameters according to QoS levels, this algorithm can well meet different QoS reqniremcnts and improve system capacity compared with those that ignore the QoS differ- ences.     

Design,analysis and performance evaluation of a third order distributed protocol for platooning in the presence of time-varying delays and switching topologies

This paper is concerned with the problem of designing a decentralized consensus protocol for platooning of non-identical vehicles in the presence of heterogeneous time-varying communication delays. The proposed control protocol makes use of a state feedback and to this aim drivetrain dynamics are modeled as third-order linear systems. Necessary and sufficient conditions for convergence and exponential stability, derived by using an appropriate Krasovskii functional, demonstrate the ability of the platoon in reaching the required regime with an exponentially bounded behavior. The proposed LMI-based approach allows to estimate both delay margin and decay rate. Moreover, convergence is proven under switching communication network topologies by means of a Lyapunov-Razumikhin function, and the assessment of a string stable behavior has been also theoretically investigated. High-fidelity simulations with Plexe show the effectiveness of the theoretical results in different driving conditions and in the presence of external disturbances and communication impairment. Different communication channel models are used in the validation stage to further prove robustness of the proposed methodology with respect hard delay and packets losses.     

基于生成对抗网络的地铁OD需求短时预测

针对目前地铁列车车顶部件检查主要依靠人工,劳动强度大、漏检率高等问题,提出了一种基于YOLOv5s模型的地铁列车车顶关键部件检测算法。考虑现场算力不足的实际情况,对YOLOv5s模型进行轻量化设计,将YOLOv5s模型Backbone中的C3模块替换为Ghost_C3模块,并改用Ghost卷积取代YOLOv5s模型中的传统卷积,从而降低模型复杂度和计算量;为补偿轻量化设计带来的模型性能降低的损失,在Ghost_C3模块中引入CA注意力机制,加强对关键部件的特征感知,从而提升模型精度。实验结果表明,改进的YOLOv5s模型每秒传输帧数为102.04 f/s,mAP为97.98%,Pars为4.47 MB,FLOPs为10.2 GB,相比于原有YOLOv5s模型,mAP提升1.36%,Pars减少33.98%且FLOPs减少36.65%,所提算法能够为后续的地铁列车车顶关键部件服役状态辨识提供技术支撑。

     

混凝土预制构件养护窑温湿度分布特性及优化研究

针对预制构件养护窑温湿度分布不均的问题,基于传热传质理论和混合流体N-S方程,采用计算流体力学数值模拟的方法,在保证预制构件养护质量的前提下,建立描述养护工艺全过程的养护窑温湿度分布模型,并研究了喷孔位置、喷射角度、风扇数量和送风位置对养护窑内温湿度分布的影响。研究结果表明：所建模型的仿真预测值与工程实际值误差少于5%,满足养护质量要求,验证了模型的有效性。通过工程实际中混凝土预制构件养护工艺全过程的温湿度模拟实验分析,养护窑内相对湿度在蒸汽喷孔和风扇开启20 min后基本满足均匀性要求;养护窑内预制构件层间流体流动缓慢,换热效率低,整体预制构件平均温度57.02 ℃,局部预制构件中心点各层平均温度54.89 ℃,温度场分布均匀性不好,局部温差大。通过养护窑风扇送风位置对比模拟实验,采用单列竖直、沿水平方向送风的风扇布置方式,养护窑内温湿度分布更均匀。通过养护窑喷孔位置和喷射角度对比模拟实验,采用高度在养护单元总高度的65%,喷射角度倾斜向下45°的蒸汽喷孔布置方式,将混凝土预制构件恒温工况平均温度控制精度提高了63%,缩短了满足养护窑内相对湿度均匀性要求所需时间。该研究对提高预制构件养护质量及节能降耗具有理论参考意义。     

近断层地震动下可更换构件铁路高墩易损性分析

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,以各排可更换杆件为研究对象,对其进行地震易损性对比分析。借助OpenSees平台建立全桥有限元动力分析模型,以可更换构件的材料应变作为损伤指标,地震动峰值加速度为地震动强度指标,输入294条地震波,进行增量动力分析(IDA),得到各排可更换构件的IDA曲线簇。结合定义的极限状态,建立易损性曲线,获得各排可更换构件处于各极限状态的超越概率,并从概率角度对可更换构件高墩结构的抗震性能进行评价。研究结果表明：次要可更换构件的斜腹杆随着地震强度的增大逐排屈服,实现了分级耗能;各排斜腹杆在9度罕遇地震动作用下超越可修复性损伤状态的概率不足11%,处于基本完好状态概率较大。9度巨震作用下墩顶及墩中区域的1至5排斜腹杆超越可修复性损伤的概率均大于70%,大概率处于严重损伤状态。次要可更换构件中的竖杆及弦杆在9度巨震作用下,承担的地震内力较小,故始终保持弹性状态。主要结构墩柱在9度巨震作用下大概率处于可修复性损伤状态,发生严重损伤状态的概率不足1%。可更换杆件集中结构塑性损伤,达到预期的损伤控制效果,满足可恢复性高墩结构基于强震作用下主要结构无损伤或低损伤,次要构件可更换或可修复的设计理念。     

基于车辆排序的异质性货车队列低能耗配置方法

考虑了燃油车和电动车动力系统差异以及货车车型对队列运营节能效果的影响,基于货车物理能耗模型和车形节能关系矩阵,建立了不同类型货车队列的能耗表征模型;为了不损失队列运营效率,构建了货车队列运营节能模型;以队列运营节能效益最大为目标,以不同类型货车数量、队列长度、队列排序位置要求为约束,建立了异质性货车队列低能耗配置优化模型,优化了队列规模和各个队列内部的车辆排序;基于数值试验,量化分析了异质性队列节能情况,解析了队列行驶工况、节能系数、不同车型比例对能耗的影响规律。研究结果表明：相较于独立行驶,12、18辆车试验的异质性货车队列运营节能率分别为6.5%、6.6%;相较于同质性队列,12、18辆车试验的异质性队列节能率分别增大了4.6%和4.8%;异质性货车队列配置情况不随行驶工况的变化而变化,但相较于匀速行驶状态,加速状态下节能率相对较低,约为3.6%;就车型排列规律而言,首先应依据“钟形”规律排布燃油车,其次应按照“钟形”规律插入电动车,使电动车帮助燃油车减少能耗,最后应优先配置队列前方位置;队列运营节能率随着速度的提升而增大,弹性系数为0.05,表明了队列技术在高速公路场景下可带来较为可观的效益;随着电动车比例的不断增大,队列节能率略有增加;节能系数对队列节能率影响最大,弹性系数为1.2。     

共享停车泊位数量可变下交通流逐日演化规律

为了揭示在共享停车泊位数量可变条件下的网络交通流逐日演化规律,首先构建了共享泊位交易系统,并考虑了交易市场中的共享泊位提供者可以选择2种异质性的价格预期方式,即理性预期方式和幼稚预期方式;而后对共享泊位的均衡价格、2种提供者的占比差、高峰时段公交和小汽车需求的演化规律进行了分析;其次,以2条平行路径的路网为例,对网络交通流量分配的最终演化结果进行了分析;最后,在对上述2个系统的最终演化状态给出定量判据后,以北京市实际路网为例进行了数值试验。理论分析和数值试验结果表明:①对于共享泊位交易系统,若供给曲线斜率小于需求曲线斜率,则共享泊位交易系统的唯一均衡解可实现无条件渐进稳定;否则若理性提供者的交易与预测成本之和大于幼稚提供者,则存在临界提供者选择强度,使得共享泊位交易系统在大于此临界值条件下出现分岔或混沌现象;②对于网络交通流系统,若出行成本对路径流量敏感度小,路径选择概率对出行成本敏感度小,小汽车需求量不大,则系统唯一的均衡解可能是渐进稳定的,否则系统会出现分岔或混沌状态;③当共享泊位交易系统处于渐进稳定状态时,若提供者对共享泊位的价格变动不敏感,用户对其价格变动敏感,潜在共享泊位需求量不大,理性提供者的交易与预测成本之和并非远大于幼稚提供者,提供者选择强度不大,则由于受到共享泊位交易总量的限制,高峰时段的均衡小汽车需求不大,导致网络交通流系统的最终演化状态容易趋向于渐进稳定;④当共享泊位交易系统处于混沌状态时,网络交通流系统会产生更加严重的分岔与混沌现象。     

基于优化串-并联模型的钢桁拱桥系统易损性研究

为研究适用于钢桁拱桥系统易损性的分析方法,采用串联模型、简单串-并联模型、优化串-并联模型3种可靠度模型,基于一阶界限法分别绘制系统易损性曲线、系统损伤超越概率差值曲线以及损伤控制组件曲线。研究结果表明：串联模型不能考虑主、次要构件在系统易损性中的比重,简单串-并联模型能考虑主、次要构件的比重,但往往不能代表结构真实的失效模式,而优化串-并联模型既能代表考虑主、次要构件的比重,又能代表真实的失效模式。设计地震动下串联模型、简单串-并联模型分别会高估和低估系统轻微损伤超越概率,这与实际情况不符。串联模型导致系统严重损伤的误差最大,简单串-并联模型导致系统中等损伤的误差最大。不同可靠度模型的系统损伤超越概率较大的直接原因是不同可靠度模型的系统易损性的控制组件不同。因此建议对钢桁拱桥系统易损性分析时宜采用优化串-并联模型。